[发明专利]电压源换流器站

说明书

技术领域

本发明通常涉及电压源换流器，更具体地，涉及在高电压直流 (HVDC)系统中使用的电压源换流器。

背景技术

电压源换流器(VSC)用于例如高电压直流(HVDC)系统中，并且 也用作静态无功补偿器(SVC)。在HVDC应用中，电压源换流器耦合在 直流链与交流网络之间，而在第二个应用中，电压源换流器耦合在直流电 压源与交流网络之间。在这两个应用中，电压源换流器必须能够产生频率 与交流网络的频率相同的交流(AC)电压。通过相对于交流网络的电压 分别调制所产生的交流电压的幅度和相位(phase position)，可控制流过 换流器的无功功率和有功功率。

具体而言，装配有串联晶体管(IGBT)的电压源换流器的出现使得 有可能将这种换流器用于较高的电压，并且控制所产生的交流电压的脉冲 宽度调制(PWM)使得能够非常快地控制该电压。

关于电压源换流器的控制系统的一般描述，参考“PWM and Control of Two and Three Level High Power Voltage Source Converters”，Anders Lindberg著，Royal Institute of Technology(皇家理工学院)，Department of Electric Power Engineering(电力工程学院)，斯德哥尔摩，1995，具 体是第1、21-56、77-106页以及附录A，这些通过引用而结合于此。该 文献在下面简称为Anders Lindberg。

图1以示意性的单线和方框图的形式示出现有技术中已知的高电压 直流输电系统。第一换流器站STN1和第二换流器站STN2经由分别具有 两个电极导体W1和W2的直流链分别相互耦合。通常，电极导体为线缆， 但它们也可以为(至少部分为)架空线的形式。虽然将仅仅详细描述第一 换流器站，但是应当理解，第二换流器站也可以具有相同的设计。

换流器站具有耦合在电极导体之间的电容器器件C1，并且包括电压 源换流器(在下文中称为VSC)VSC1。VSC包括半导体阀，半导体阀为 本身已知的桥式连接形式，例如，如Anders Lindberg第8-16页所述的2 级或3级换流器桥。实质上已知的，半导体阀包括栅极导通/截止半导体 元件(例如，所谓IGBT类型的功率晶体管)支路，以及与这些元件反向 并联连接的二极管。

电压源换流器经由相电感器PI1和线路L1耦合到三相交流电力网 N1。尽管在该图中未示出，但是相电感器块PI1还包括滤波器装置，如 PLC/RI滤波器，以便过滤高频信号。如该图中所示，在本领域中已知的 是，换流器可以经由变压器T1耦合到三相网络，在这种情况下，相电感 器在一些情况下可以省略。

当使用包括可切换半导体如IGBT的VSC时，半导体切换在该VSC 的三相侧引入谐波电流。在VSC站中优选应当过滤这些谐波电流，以避 免干扰三相网络N1。为此，第一滤波器块F1耦合在相电感器与三相网络 之间的连接点处。该第一滤波器块以“Y”形连接在三相之间并且中性点 接地。这样，将提供对三相网络上出现的零序电流的过滤。

第二滤波器块F2耦合在相电感器与三相网络之间的连接点处。该第 二滤波器块不接地，并且以“Y”形连接在三相之间，由于该第二滤波器 块不接地，所以将只提供对正、负序电流的过滤。

换流器站包括控制装置(未示出)，用于根据预定脉冲宽度调制模式 产生对于半导体阀的一系列导通/截止命令。在公开号为EP 1 174 993的 欧洲专利申请中描述了HVDC输电系统中用于电压源换流器的控制系 统。

希望使滤波器的电阻部分中的谐波电流最小化，尤其是使甚高电压系 统中的滤波器的电阻部分中的谐波电流最小化，以减少损耗并且使对电阻 器的额定功率要求最小化。

发明内容

本发明的目的是提供一种电压源换流器(VSC)站，其中，使滤波器 电阻器的功率要求最小化。

本发明的另一目的是提供一种部件数目减少的VSC站，从而节省空 间和成本。

本发明基于以下实现：通过向VSC站中的零序电流滤波器块的电阻 器提供相之间的公共不接地电零点，减少通过所述电阻器的谐波电流，进 而导致对电阻器的额定功率要求降低。